Масштабные и гидравлические неоднородности в работе водоочистных зернистых фильтров

• Автор: Хузин, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ,
СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДООЧИСТНЫХ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ И КОНТАКТНЫХ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ
1Л. Анализ условий проектирования. Опыт использования
технологического моделирования в проектировании
1.2. Анализ опыта строительства фильтров. Конструктивные несовершенства и невысокое качество строительства как причина возможных нарушений технологии процесса водоочистки
1.3. Анализ причин нарушений технологии процесса водоочистки, возникающих в ходе эксплуатации сооружений
и при наладочных работах
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ МАСШТАБНОГО ЭФФЕКТА ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ
2.1. Исследование надежности известных методов технологического моделирования
2.2. Постановка вопроса, выбор и обоснование методик
и аппаратуры для исследования масштабного эффекта
2.3. Исследование пристеночного эффекта как критерия при выборе масштаба установки для технологического моделирования
2.4. Исследование параллельной работы пилотной уста-
новки и реального сооружения
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И МАССООБМЕННЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В МАСШТАБЕ ОДНОЙ СЕКЦИИ ЗЕРНИСТОГО ФИЛЬТРА
3 Л. Теоретические исследования распределения потоков
в зернистых фильтрах
3.2. Выбор и обоснование методик и аппаратурного оформления для исследования гидравлических неоднородностей
3.3. Исследование гидравлических неоднородностей в свободном объеме скорого фильтра в зависимости от его геометрических размеров и конструктивных особенностей
3.4. Выбор средств ликвидации гидравлических неоднородностей в скором фильтре
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПО УСТРАНЕНИЮ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И МАССООБМЕННЫ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
4.1. Исследование потоков в свободном объеме реконструированного скорого фильтра
4.2. Промышленное испытание реконструированного
скорого фильтра
4.3. Технико-экономическое обоснование внедрения диссертационной разработки
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В условиях реформирования коммунального хозяйства особую роль играют вопросы сокращения трудоемкости, ресурсосбережения и охраны окружающей среды. Решение этих проблем имеет прямое отношение к проектированию, строительству и эксплуатации водоочистных станций коммунальных и промышленных систем водоснабжения.
Эффективность работы сооружений с зернистой фильтрующей загрузкой в значительной мере определяет качество воды, производительность станций и их экономические показатели. Годовой объем фильтруемой воды в промышленности и коммунальном хозяйстве РФ составляет около 30 км 3 с намечающейся тенденцией роста.
Интенсификация процессов фильтрования в последние годы развивалась в основном в направлениях поиска новых фильтрующих материалов с улучшенными показателями пористости, удельной поверхности, применения более эффективных коагулянтов и флокулянтов, мест и режимов их введения, совершенствования методов и режимов регенерации загрузки. При этом вопросу технологического моделирования и связанным с ним проблемам масштабного перехода от пилотных установок к реальным сооружениям уделялось незаслуженно мало внимания. Существующие нормативные документы не дают рекомендаций по прогнозированию работы сооружения на основе результатов исследований полученных на пилотных установках.
Адекватность модели и реального сооружения возможна при выполнении ряда условий, важнейшим из которых является подобие гидродинамических процессов, протекающих в данных сооружениях.
Опыт эксплуатации различных промышленных установок и аппаратов показывает, что расчетная эффективность их работы достигается не всегда, что во многих случаях обусловлено неравномерным подводом потока к рабочему участку аппарата.
В связи с этим актуальным является решение проблемы масштабного перехода от пилотных установок к реальным сооружениям и повышение эффективности работы зернистых фильтров путем устранения гидродинамических неравномерностей при фильтровании.
В соответствии с вышеизложенным была определена цель работы, заключающаяся в повышении надежности расчета производственных фильтров по данным, полученным на моделях и интенсификации процесса фильтрования путем устранения гидравлических неоднородностей в работе зернистых фильтров.
В соответствии с общей целью были поставлены и решены следующие задачи:
• произведено сравнение результатов технологического моделирования, полученных на пилотной установке, с работой реальных сооружений с целью оценки их адекватности;

30 мм, 100 мм, 150 мм и высотой 1 м. В качестве загрузки использовался це-олитовый песок из реального контактного осветлителя. Колонки были выполнены из прозрачного полимерного материала и оборудованы штуцерами для подключения пьезометров, которые располагались в верхней и нижней части колонки. Высота слоя загрузки составляла 0,5 м в каждой из колонок. Регулирование скорости фильтрования производилось посредством вентилей, расположенных на подающих патрубках. Производительность колонки замерялась объемным методом. Прирост потерь напора фиксировался по показаниям пьезометров. Цветность исходной воды соответствовала цветности воды подаваемой на очистку в реальные сооружения. В целях достижения одинаковой пространственной упаковки зерен, загрузка засыпалась послойно в три приема. Каждый слой уплотнялся легкими постукиваниями по корпусу колонки. После засыпки загрузки была проведена промывка каждой колонки с одинаковой интенсивностью. Схема установки приведена на рис. 2.З
Для проведения эксперимента по исследованию параллельной работы пилотной установки и реального контактного осветлителя в процессе технологического моделирования были изготовлены две фильтровальные колонки.
Диаметр колонок был подобран таким образом, чтобы пренебречь влиянием пристеночного эффекта. Для достижения максимального физического подобия процессов фильтрования в пилотной установке и контактном осветлителе, вертикальный разрез колонки полностью повторял разрез реального сооружения, включая распределение размера зерен загрузки по высоте.
Для удобства транспортирования и монтажа колонки были изготовлены из полимерного материала высокой плотности и состояли из двух частей. Соединение верхней и нижней части колонок осуществлялось при помощи фланцев. В нижней части имеется устройство для подачи и распределения исходной воды по площади колонки. Как и реальный контактный осветли-